Библиотека |

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ

И АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 11.1Ú .1966 (Г4 1068098/26-25) с присоед;шепнем заявки №

Приоритет

Опубликовано 14.VI1.1972. Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 22.V III.1972

М. Кл. H Ols 3f00

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССп

УДК 621Л75.8(088.8) БИЬЛИОТЕК А

Авторы изобретения

E. Н. Базаров, E. И, Дашевская, М. Е. Яаботинский, В. Ф. Золин и A. H. Козлов

Ордена Трудового Красного намеии институт радиотехники и электроники АН СССР

Заявитель

РАБОЧЕЕ ВЕЩЕСТВО ДЛЯ СИСТЕМ ОПТИЧЕСКОЙ

НАКАЧКИ

Изобретение .относится к области устройств с оптической накачкой, в частности к атомным стандартам частсты и квантовым магнитометрам, Известно применение щелочных металлов в качестве рабочих веществ ", лампах накачки, фильтрах и погJIOLILBIQL :,èõ ячейках стандартов частоты и квантовых магнитометров (c оптической накачкой) .

Для оптической пакачки в этих системах ис пользуются высокочастотные бгзэлектродные газоразрядные лампы, паполпепш Ic инертным газом и соответствующим I».елочным мета"!лом. Для эффективной накачки линии излучения таких источников должны быть как можно уже, не иметь самообращения и обладать достаточно высокой и стабильной интенсивностью. Так как давление пара щелочных металлов в момент начала работы прибора (при комнатной температуре) невелико, то для обеспечения поджига лампы и некоторой стабилизации разряда ее наполняют какимлибо инертным газом.

При этом процессы в лампе протекают следующим образом. Вначале под действием высокочастотного поля зажигается разряд в инертном газе, потенциал иопизации которого в три-пять раз больше, чем у. щелочных металлов. Этот разряд разогревает лампу тем сильнее, чем больше мощность высокочастотного поля, так что при некоторой мощности давление паров щелочного металла настолько повышается, что в,лампе зажигается разряд в парах щелочного металла. Этот разряд очень

5 быстро (часто скачком) вытесняет разряд в инертном газе. При дальнейшем повышении мощности и температуры ламп вид разряда сохраняется, интенсивность излучения резонансных линий и шцрина их растут, причем

10 интенсизпость имеет максимум, величина которого определяется началом процессов само-поглощения и самообращения резонансных линий. Рабочий интервал температур в таких лампах, содер>кащих инертный газ и какой15 либо щелочной металл, лежит между температурой, при которой разряд в лампе переходит в разряд в парах щелочного металла, и температурой, соответствующей максимуму интенсивности излучения резонансных линий.

20 Как показывают исследования, в таких лампах наибольший температурный интервал получается для тяжелых инертных газов (крпптона и ксенона), и именно такие лампы практически используются в приборах с оптиче25 ской накачкой.

Известно также, что температурный диапазон работы поглощающих ячеек квантовых магнитометров, наполненных каким-либо одним щелочным металлом, сравнительно узок.

30 Нижняя граница этого диапазона определяет4

60 ся той минимальной концентрацией насыщен ных паров щелочного металла, при которой еще наблюдается сигнал атомной ориентации с удовлетворительным отношением сигнал/ шум. Эта концентрация соответствует парциальному давлению 5 10- тор. Верхняя граница температурного диапазона определяется той максимальной концентрацией, при которой происходит значительное поглощение света в ячейке, поэтому интенсивность прошедшего света становится недостаточной для наблюдения сигнала с удовлетворительным отношением сигнал/шум.

Аналогичное неблагоприятное воздействие зависимости опгических свойств паров щелочных элементов от их давления, а следовательно, от температуры, наблюдается также в фильтрах,"применяемых в системах с оптиче ской накачкой. Т фпературный сдвиг макси мума линий поглощения паров в фильтре приводит к измейению интенсивности и частоты максимума линий света накачки, прошедшего через фильтр. Это, в свою очередь, вызывает погрешности выходных показаний прибора.

Предлагается использование для систем оптической накачки многокомпонентного сплава щелочных металлов для получения насыщенного пара этих металлов в качестве рабочего вещества. Можно выбрать такой сплав, чтобы парциальное давление паров того металла, спектральные линии которого используются в приборе, имело оптимальное значение в заданном диапазоне температур и менялось с температурой более плавно, чем давление паров чистого металла. Применение сплавов щелочных металлов в системах оптической накачки облегчает подбор рабочих температур и расширяет температурный диапазон работы этих систем при изготовлении их основных элементов: ламп накачки, поглощающих ячеек и фильтров.

Так, для увеличения рабочего интервала температур спектральных ламп, а также для получения более плавной температурной зависимости интенсивности излучения резонансных линий используют разряд в парах сплавов щелочных металлов, давление насыщенных паров над которыми имеет температурную зависимость, отличную от такой зависимости для чистых щелочных металлов. В таких спектральных лампах для подходящим образом подобранных сплавов давление насыщенных паров сплава, достаточное для поддержания стабильного разряда, возникает при значительно меньших температурах (мощностях возбуждения). При этом парциальное давление паров нужного щелочного металла еще достаточно мало, чтобы обеспечить узкие несамообращенные линии. Разряд в газоразрядных приборах, содержащих сплавы цезия и рубидия-87, для всего диапазона температур плавно переходят от разряда в инертном газе к разряду в парах сплава, обеспечивая значи5

25 зо

55 тельно лучшие эксплуатационные характеристики, Зависимость ширины сверхтонких компонентов резонансных линий Д и Д рубидия-87 от температуры для ламп со сплавом та же, что и для ламп с чистым рубидием-87.

При этом зависимость интенсивности от температуры значительно плавнее и рабочий диапазон температур также значительно больше.

При наполнении поглощающих ячеек сплавом щелочных металлов упругость насыщенных паров над ним будет иметь иной температурный ход, чем у чистого металла. Поэто му выбором сплава можно расширить температурный диапазон работы прибора.

При использовании сплава Cs "+Ê температурный диапазон работы поглощающей ячейки значительно (более, чем вдвое) расширился, а сигнал резонанса из-за спин-обменного взаимодействия атомов сплава симметризовался.

Применение сплавов щелочных металлов

:может использоваться также для подбора (повышения) рабочей температуры поглощающих ячеек атомных стандартов частоты.

Представляется перспективным использование сплавов для наполнения фильтров, являющихся одним из основных элементов, атомных стандартов частоты с оптической накачкой и индикацией.

Например, перспективно использование сплавов рубидия-85 с теми дополнительными компонентами, которые использованы в спектральных лампах для наполнения фильтров сверхтонких низкочастотных компонентов резонансных линий Д1 и Д2 атомов рубидия-87.

Эти фильтры являются одними из основных элементов атомных стандартов частоты с оптической накачкой и индикацией. Применение сплава обеспечит как расширение температурного диапазона работы и возможность подбора требуемой рабочей температуры фильтра, так и устранение паразитной засветки фотодетектора при использовании для оптической накачки спектральных ламп со сплавами щелочных металлов.

Для того чтобы результаты применения предлагаемого изобретения проявились в полной мере, необходимо, чтобы соответствующий сплав вводился в элемент системы оптической накачки (спектральную лампу, поглощающую ячейку, фильтр) в таком количестве, чтобы капля этого сплава существовала внутри элемента даже при максимальной температуре, возможной при работе или хранении прибора с тем, чтобы внутри элемента не нарушались условия существования насыщенного пара применяемого сплава.

Предмет изобретения

Применение многокомпонентного сплава ще,лочных металлов для получения насыщенных паров этих металлов в качестве рабочего вещества в системах с оптической накачкой.

Заказ 2580/2

Изд. № 1102

Типография, яр.

Тираж 406

Сапунова, 2

Подписное